package doning;

import org.junit.Test;

/**
 * 37. Sudoku Solver 解数独
 * <p>
 * 编写一个程序，通过已填充的空格来解决数独问题。
 * 一个数独的解法需遵循如下规则：
 * 数字 1-9 在每一行只能出现一次。
 * 数字 1-9 在每一列只能出现一次。
 * 数字 1-9 在每一个以粗实线分隔的 3x3 宫内只能出现一次。
 * 空白格用 '.' 表示。
 * 例1：
 * {'5', '3', '.', '.', '7', '.', '.', '.', '.'},
 * {'6', '.', '.', '1', '9', '5', '.', '.', '.'},
 * {'.', '9', '8', '.', '.', '.', '.', '6', '.'},
 * {'8', '.', '.', '.', '6', '.', '.', '.', '3'},
 * {'4', '.', '.', '8', '.', '3', '.', '.', '1'},
 * {'7', '.', '.', '.', '2', '.', '.', '.', '6'},
 * {'.', '6', '.', '.', '.', '.', '2', '8', '.'},
 * {'.', '.', '.', '4', '1', '9', '.', '.', '5'},
 * {'.', '.', '.', '.', '8', '.', '.', '7', '9'}
 *
 * @author wangxiaozhe
 * 2019/04/17
 */
@SuppressWarnings("all")
public class SudokuSolver {

    public void solveSudoku(char[][] board) {
        // 记录某行，某位数字是否已经被摆放
        boolean[][] row = new boolean[9][10];

        // 记录某列，某位数字是否已经被摆放
        boolean[][] col = new boolean[9][10];

        // 记录某 3x3 宫格内，某位数字是否已经被摆放
        boolean[][] block = new boolean[9][10];

        for (int i = 0; i < 9; i++) {
            for (int j = 0; j < 9; j++) {
                if (board[i][j] != '.') {
                    int num = board[i][j] - '0';
                    row[i][num] = true;
                    col[j][num] = true;
                    // blockIndex = i / 3 * 3 + j / 3，取整
                    block[i / 3 * 3 + j / 3][num] = true;
                }
            }
        }

        dfs(board, row, col, block, 0, 0);
    }

    private boolean dfs(char[][] board, boolean[][] row, boolean[][] col, boolean[][] block, int i, int j) {

        // 找寻空位置
        while (board[i][j] != '.') {
            if (++j >= 9) {
                i++;
                j = 0;
            }

            if (i >= 9) {
                return true;
            }
        }

        for (int num = 1; num <= 9; num++) {
            int blockIndex = i / 3 * 3 + j / 3;

            if (!row[i][num] && !col[j][num] && !block[blockIndex][num]) {
                // 递归
                board[i][j] = (char) ('0' + num);
                row[i][num] = true;
                col[j][num] = true;
                block[blockIndex][num] = true;

                if (dfs(board, row, col, block, i, j)) {
                    return true;
                } else {
                    // 回溯
                    row[i][num] = false;
                    col[j][num] = false;
                    block[blockIndex][num] = false;
                    board[i][j] = '.';
                }
            }
        }
        return false;
    }

    @Test
    public void test() {
        char[][] board = new char[][]{
                {'5', '3', '.', '.', '7', '.', '.', '.', '.'},
                {'6', '.', '.', '1', '9', '5', '.', '.', '.'},
                {'.', '9', '8', '.', '.', '.', '.', '6', '.'},

                {'8', '.', '.', '.', '6', '.', '.', '.', '3'},
                {'4', '.', '.', '8', '.', '3', '.', '.', '1'},
                {'7', '.', '.', '.', '2', '.', '.', '.', '6'},

                {'.', '6', '.', '.', '.', '.', '2', '8', '.'},
                {'.', '.', '.', '4', '1', '9', '.', '.', '5'},
                {'.', '.', '.', '.', '8', '.', '.', '7', '9'}
        };
        SudokuSolver sudokuSolver = new SudokuSolver();
        sudokuSolver.printBoard(board);
        System.out.println("------------------");
        sudokuSolver.solveSudoku(board);
        sudokuSolver.printBoard(board);
    }

    private void printBoard(char[][] board) {
        for (int i = 0; i < 9; i++) {
            for (int j = 0; j < 9; j++) {
                System.out.print(board[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}


































































/*
public void solveSudoku(char[][] board) {
    // 记录某行，某位数字是否已经被摆放
    boolean[][] row = new boolean[9][10];

    // 记录某列，某位数字是否已经被摆放
    boolean[][] col = new boolean[9][10];

    // 记录某 3x3 宫格内，某位数字是否已经被摆放
    boolean[][] block = new boolean[9][10];

    for (int i = 0; i < 9; i++) {
        for (int j = 0; j < 9; j++) {
            if (board[i][j] != '.') {
                int num = board[i][j] - '0';
                row[i][num] = true;
                col[j][num] = true;
                // blockIndex = i / 3 * 3 + j / 3，取整
                block[i / 3 * 3 + j / 3][num] = true;
            }
        }
    }

    dfs(board, row, col, block, 0, 0);
}

private boolean dfs(char[][] board, boolean[][] row, boolean[][] col, boolean[][] block, int i, int j) {

    // 找寻空位置
    while (board[i][j] != '.') {
        if (++j >= 9) {
            i++;
            j = 0;
        }

        if (i >= 9) {
            return true;
        }
    }

    for (int num = 1; num <= 9; num++) {
        int blockIndex = i / 3 * 3 + j / 3;

        if (!row[i][num] && !col[j][num] && !block[blockIndex][num]) {
            // 递归
            board[i][j] = (char) ('0' + num);
            row[i][num] = true;
            col[j][num] = true;
            block[blockIndex][num] = true;

            if (dfs(board, row, col, block, i, j)) {
                return true;
            } else {
                // 回溯
                row[i][num] = false;
                col[j][num] = false;
                block[blockIndex][num] = false;
                board[i][j] = '.';
            }
        }
    }
    return false;
}
*/
